固體廢棄物處置與資源化危險固體廢棄物固化與穩(wěn)定化處理

危險廢物：是一類對環(huán)境影響極為惡劣的廢物。由于有許多政府機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)管理與處置危險廢物，所以它有很多定義。美國的定義：“能引起或助長死亡率的上升或嚴(yán)重不可恢復(fù)的疾??；可造成嚴(yán)重殘疾；在操作、儲存、運(yùn)輸、處理或其它管理不當(dāng)時，會對人體健康或環(huán)境帶來重大威脅的廢物稱為危險廢物”世界衛(wèi)生組織的定義：“根據(jù)其物理或化學(xué)性質(zhì)、要求必須對其進(jìn)行特殊處理和處置的廢物，以免對人體健康或環(huán)境造成影響的廢物稱危險廢物”我們可以把危險廢物簡單定義為：具有毒性、易燃性、腐蝕性、化學(xué)反應(yīng)性或傳染性，會對生態(tài)環(huán)境和人類健康構(gòu)成嚴(yán)重危害的廢物第一節(jié)固化與穩(wěn)定化處理概述第一節(jié)固化與穩(wěn)定化處理概述1、易燃性易燃性是指易于著火和維持燃燒性質(zhì)。但是像木材和紙等廢物不屬于易燃性危險廢物，只有具有以下特性之一，才稱其為易燃性危險廢物：酒精含量大于24%（體積分?jǐn)?shù)）的液體，或閃點(diǎn)低于60℃在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下，通過摩擦、吸收水分或自發(fā)化學(xué)變化引起著火的非液體，著火后會劇烈地持續(xù)燃燒，造成危害易燃的壓縮氣體氧化劑第一節(jié)固化與穩(wěn)定化處理概述2、腐蝕性腐蝕性是指易于腐蝕或溶解組織、金屬等物質(zhì)，且具有酸或堿性的性質(zhì)。當(dāng)廢物具有以下特性之一，則稱其為腐蝕性危險廢物。其水溶液的PH值小于2或大于12.5。在55℃以下，其溶液每年腐蝕鋼的速度大于0.64cm第一節(jié)固化與穩(wěn)定化處理概述3、反應(yīng)性反應(yīng)性是指易于發(fā)生爆炸或劇烈反應(yīng)，或反應(yīng)時會揮發(fā)有毒氣體或煙霧的性質(zhì)。廢物具有以下特征之一的稱為反應(yīng)性危險廢物。通常不穩(wěn)定，隨時可能發(fā)生激烈變化與水發(fā)生激烈反應(yīng)與水混合后會產(chǎn)生大量的有毒氣體、蒸汽或煙，對人體健康或環(huán)境構(gòu)成危害含氰化物或硫化物的廢物，當(dāng)PH值介于2-12.5之間時，會產(chǎn)生危害人類健康或?qū)Νh(huán)境有危害性的毒性氣體、蒸汽或煙遇到能與之發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)的物質(zhì)或密閉加熱時，可能引起或發(fā)生爆炸反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)溫度或壓力下，可能引發(fā)爆炸或分解反應(yīng)運(yùn)輸部門法規(guī)中禁止的爆炸物第一節(jié)固化與穩(wěn)定化處理概述4、毒害性毒害性是指廢物產(chǎn)生可以污染地下水、土壤等有害物質(zhì)的特性。如果廢物中任意一種污染物的實(shí)測濃度高于所規(guī)定的濃度，則該廢物被認(rèn)定為具有毒性。危險廢物中含有的有毒有害物質(zhì)對人體和環(huán)境構(gòu)成很大威脅。某些危險廢物具有爆發(fā)性，一旦其危害性爆發(fā)出來，不僅可以直接使人畜中毒，還可以引起燃燒和爆炸事故，也可以因不可控制的燃燒、風(fēng)揚(yáng)、升華和風(fēng)化等過程二次污染大氣危險廢物的危害具有潛伏性和長期性，危險成分通過雨、雪滲透污染土壤和地下水，或由地表徑流沖刷污染江河湖海，從而造成長久的難以恢復(fù)的隱患和后果如遼寧省錦州合金廠堆存的約25萬噸鉻渣，污染面積達(dá)35平方公里，污染區(qū)內(nèi)的1800多口水井無法使用；60年代云南錫業(yè)公司將含砷的廢渣排入個舊湖，造成3000多人亞急性中毒第一節(jié)固化與穩(wěn)定化處理概述固化穩(wěn)定化在危險廢物中添加固化劑，使其轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢闪鲃庸腆w或形成緊密固體的過程。固化的產(chǎn)物是結(jié)構(gòu)完整的整塊密實(shí)固體，這種固體可以方便地按尺寸大小進(jìn)行運(yùn)輸，而無需任何輔助容器。將有毒有害污染物轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低毒性的物質(zhì)的過程。穩(wěn)定化一般分為化學(xué)穩(wěn)定化和物理穩(wěn)定化?；瘜W(xué)穩(wěn)定化是通過化學(xué)反應(yīng)使有毒物質(zhì)變成不溶性化合物，使之在穩(wěn)定的晶格內(nèi)固定不動；物理穩(wěn)定化是將污泥或半固體物質(zhì)與一種疏松物料(如粉煤灰)混合生成一種粗顆粒、有土壤狀堅實(shí)度的固體，這種固體可以用運(yùn)輸機(jī)械送至處置場。實(shí)際操作中，這兩種過程是同時發(fā)生的。第一節(jié)固化與穩(wěn)定化處理概述固化/穩(wěn)定化的應(yīng)用(1)對于具有毒性或強(qiáng)反應(yīng)性等危險性質(zhì)的廢物進(jìn)行處理。(2)其他處理過程所產(chǎn)生的殘渣進(jìn)行無害化處理，其目的是對其進(jìn)行最終處置。例如焚燒產(chǎn)生的灰分中濃集某些化學(xué)成分，甚至放射性物質(zhì)，故需要對灰渣進(jìn)行無害化處理。(3)在土壤被有害污染物所污染的情況下對土壤進(jìn)行去污。固化/穩(wěn)定化的目的危險廢物固化/穩(wěn)定化處理的目的，是使危險廢物中的所有污染組分呈現(xiàn)化學(xué)惰性或被包容起來，以便運(yùn)輸、利用和處置。無論是穩(wěn)定化還是固化，其目的都是減小廢物的毒性和可遷移性，同時改善被處理對象的工程性質(zhì)。(1)所得到的產(chǎn)品應(yīng)該是一種密實(shí)的、具有一定幾何形狀和物化性質(zhì)穩(wěn)定的固體；(2)處理過程必須簡單，應(yīng)有有效措施減少有毒有害物質(zhì)的逸出，避免工作場所和環(huán)境的污染；(3)最終產(chǎn)品的體積盡可能小于摻入的固體廢物的體積；(4)產(chǎn)品中有毒有害物質(zhì)的水分或其他指定浸提劑所浸析出的量不能超過容許水平(或浸出毒性標(biāo)準(zhǔn))；(5)處理費(fèi)用低廉；(6)對于固化放射性廢物產(chǎn)生的固化產(chǎn)品，還應(yīng)有較好的導(dǎo)熱性和熱穩(wěn)定性，以便用適當(dāng)?shù)睦鋮s方法就可以防止放射性衰變熱使固化體溫度升高，避免產(chǎn)生自熔化現(xiàn)象，同時還要求產(chǎn)品具有較好的耐輻照穩(wěn)定性。第一節(jié)固化與穩(wěn)定化處理概述固化/穩(wěn)定化處理的基本要求1．浸出率固化體在浸泡時的溶解性能，即浸出率，是鑒別固化體產(chǎn)品性能的最重要一項(xiàng)指標(biāo)。測量和評價固化體浸出率的目的：①在實(shí)驗(yàn)室或不同的研究單位之間，通過固化體難溶性程度的比較，可以對固化方法及工藝條件進(jìn)行比較、改進(jìn)或選擇；②有助于預(yù)計各種類型固化體暴露在不同環(huán)境時的性能，可用以估計有毒危險廢物的固化體在貯存或運(yùn)輸條件下與水接觸所引起的危險大小。第一節(jié)固化與穩(wěn)定化處理概述通常用下述指標(biāo)鑒定產(chǎn)品的好壞程度2．體積變化因數(shù)體積變化因數(shù)定義為固化/穩(wěn)定化處理前后危險廢物的體積比，即：CR=V2/V1式中，CR為體積變化因數(shù)；V1為固化前危險廢物體積；V2為固化后產(chǎn)品的體積。體積變化因數(shù)是鑒別固化方法好壞和衡量最終處置成本的一項(xiàng)重要指標(biāo)。第一節(jié)固化與穩(wěn)定化處理概述通常用下述指標(biāo)鑒定產(chǎn)品的好壞程度3．抗壓強(qiáng)度為了能安全貯存，固化體必須具有起碼的抗壓強(qiáng)度，否則會出現(xiàn)破碎和散裂，從而增加暴露的表面積和污染環(huán)境的可能性。對于一般的危險廢物，經(jīng)固化處理后得到的固化體，如進(jìn)行處置或裝桶貯存，對其抗壓強(qiáng)度的要求較低，控制在0.1～0.5MPa便可；如用作建筑材料，則對其抗壓強(qiáng)度要求較高，應(yīng)大于10MPa。對于放射性廢物，其固化產(chǎn)品的抗壓強(qiáng)度，前蘇聯(lián)要求>5MPa，英國要求達(dá)到20MPa。第一節(jié)固化與穩(wěn)定化處理概述通常用下述指標(biāo)鑒定產(chǎn)品的好壞程度本節(jié)完水泥是最常用的危險廢物固化劑，由于水泥是一種無機(jī)膠結(jié)材料，經(jīng)過水化反應(yīng)后可以生成堅硬的水泥固化體，所以在處理廢物時最常用的是水泥固化技術(shù)。第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)水泥固化在用水泥固化時，是將廢物與水泥混合起來，如果在廢物中沒有足夠的水分，還要加水使之水化。水化以后的水泥形成與巖石性能相近的、整體的鈣鋁硅酸鹽的堅硬晶體結(jié)構(gòu)。這種水化以后的產(chǎn)物，被稱為混凝土。由于廢物組成的特殊性，水泥固化過程中常常會遇到混合不均、凝固過早或過晚、操作難以控制等困難，同時所得固化產(chǎn)品的浸出率高、強(qiáng)度較低。為了改善固化產(chǎn)品的性能，固化過程中需視廢物的性質(zhì)和對產(chǎn)品質(zhì)量的要求，添加適量的必要添加劑。添加劑分為有機(jī)和無機(jī)兩大類。無機(jī)添加劑有蛭石、沸石、多種粘土礦物、水玻璃、無機(jī)緩凝劑、無機(jī)速凝劑和骨料等。有機(jī)添加劑有硬脂肪酸丁酯、δ－糖酸內(nèi)酯、檸檬酸等。第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)水泥添加劑（1）硅酸三鈣的水合反應(yīng)（2）硅酸二鈣的水合反應(yīng)第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)水泥固化的化學(xué)反應(yīng)（3）鋁酸三鈣的水合反應(yīng)如有氫氧化鈣存在，則變?yōu)椋海?）鋁酸四鈣的水合反應(yīng)普通硅酸鹽，進(jìn)行最為迅速的反應(yīng)是：熱量第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)水泥固化的化學(xué)反應(yīng)(1)pH值：對于金屬離子的固定，pH值有顯著的影響，因?yàn)榇蟛糠纸饘匐x子的溶解度與pH值有關(guān)。當(dāng)pH值較高時，許多金屬離子將形成氫氧化物沉淀，而且pH值高時，水中的CO32-濃度也高，有利于生成碳酸鹽沉淀。應(yīng)該注意的是，pH值過高，會形成帶負(fù)電荷的羥基絡(luò)合物，溶解度反而升高。(2)水、水泥和廢物量的比例：水分過小，則無法保證水泥的充分水合作用；水分過大，則會出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，影響固化塊的強(qiáng)度。(3)凝固時間：為確保水泥廢物混合漿料能夠在混合以后有足夠的時間進(jìn)行輸送、裝桶或者澆注，必須適當(dāng)控制初凝和終凝的時間。(4)添加劑：為使固化體達(dá)到良好的性能，還經(jīng)常加入其他成分。例如，過多的硫酸鹽會由于生成水化硫酸鋁鈣而導(dǎo)致固化體的膨脹和破裂，需投加沸石等。為減小有害物質(zhì)的浸出速率，也需要加入某些添加劑。第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)影響水泥固化的因素1.外部混合法將廢物、水泥、添加劑和水在單獨(dú)的混合器中進(jìn)行混合，經(jīng)過充分?jǐn)嚢韬笤僮⑷胩幹萌萜髦?。該法需要設(shè)備較少，可以充分利用處置容器的容積；但在攪拌混合以后的混合器需要洗滌，不但耗費(fèi)人力，還會產(chǎn)生一定數(shù)量的洗滌廢水。第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)水泥固化混合方法漿狀廢物廢液混合槽脫水槽水泥儲槽硅酸鈉儲槽水泥/廢物固化體進(jìn)入儲桶2.容器內(nèi)混合法直接在最終處置使用的容器內(nèi)進(jìn)行混合，然后用可移動的攪拌裝置混合。其優(yōu)點(diǎn)是不產(chǎn)生二次污染物。但由于處置所用的容器體積有限(通常所用為200L的)，不但充分?jǐn)嚢枥щy，而且勢必需要留下一定的無效空間。第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)水泥固化混合方法廢物化學(xué)品混合機(jī)桶干水泥料斗混合重蓋轉(zhuǎn)鼓水泥/廢物固化體進(jìn)入儲桶3.注入法對于原來的粒度較大或不十分均勻、不便進(jìn)行攪拌的固體廢物，可以先把廢物放入桶內(nèi)，然后再將制備好的水泥漿料注入，如果需要處理液態(tài)廢物，也可以在同時將廢液注入。為了混合均勻，可以將容器密閉以后放置在以滾動或擺動的方式運(yùn)動的臺架上。但應(yīng)該注意的是，有時在物料的拌和過程中會產(chǎn)生氣體或放熱，從而提高容器的壓力。此外，為了達(dá)到混勻的效果，容器不能完全充滿。第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)水泥固化混合方法優(yōu)點(diǎn)：對電鍍污泥處理十分有效設(shè)備和工藝過程簡單，投資、動力消耗、運(yùn)行費(fèi)用低水泥和添加劑廉價易得對含水率較高的廢物可直接固化對放射性廢物的固化容易實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)輸和自動化控制缺點(diǎn)：固化體的浸出率高，主要由于它的空隙率較高所致，需要作涂覆處理增容比較高，達(dá)1.5-2有的廢物需要作預(yù)處理和投加添加劑，增加處理費(fèi)用水泥的堿性易使胺離子轉(zhuǎn)化為氨氣逸出處理化學(xué)泥渣，混合器排料困難第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)水泥固化的特點(diǎn)石灰固化是指以石灰、垃圾焚燒飛灰、水泥窯灰以及熔礦爐爐渣等具有波索來反應(yīng)(在有水的情況下,細(xì)火山灰粉末能在常溫下與堿金屬和堿土金屬的氫氧化物發(fā)生凝硬反應(yīng)

)的物質(zhì)為固化基材而進(jìn)行的危險廢物固化／穩(wěn)定化的操作。在適當(dāng)?shù)拇呋h(huán)境下進(jìn)行波索來反應(yīng)，將污泥中的重金屬成分吸附于所產(chǎn)生的膠體結(jié)晶中。但因波索來反應(yīng)不似水泥水合作用，石灰固化處理所能提供的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不如水泥固化，因而較少單獨(dú)使用。常用的技術(shù)是以加入氫氧化鈣(熟石灰)的方法使污泥得到穩(wěn)定。石灰中的鈣與廢物中的硅鋁酸根會產(chǎn)生硅酸鈣、鋁酸鈣的水化物，或者硅鋁酸鈣。為了使固化體更穩(wěn)定，可以同時投加少量添加劑。此種方法基本上應(yīng)用于處理重金屬污泥等無機(jī)污染物。第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)石灰固化瀝青固化是以瀝青類材料作為固化劑，與危險廢物在一定的溫度下均勻混合，產(chǎn)生皂化反應(yīng)，使有害物質(zhì)包容在瀝青中形成固化體，從而得到穩(wěn)定。瀝青屬于憎水物質(zhì)，完整的瀝青固化體具有優(yōu)良的防水性能。瀝青還具有良好的黏結(jié)性和化學(xué)穩(wěn)定性，而且對于大多數(shù)酸和堿有較高的耐腐蝕性，所以長期以來被用作低、中水平放射性廢物的主要固化材料之一。瀝青的主要來源是天然的瀝青礦和原油煉制。瀝青固化的工藝主要包括三個部分。即固體廢物的預(yù)處理，廢物與瀝青的熱混合以及二次蒸汽的凈化處理。其中關(guān)鍵的部分是熱混合環(huán)節(jié)。第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)瀝青固化技術(shù)（1）高溫熔化混合蒸發(fā)法將廢液加入預(yù)先熔化的瀝青中，再150-230℃下攪拌混合蒸發(fā)，待水分和其他揮發(fā)組分排出后，將混合物排至貯存器或處置容器中。（2）暫時乳化法將污泥漿、瀝青與表面活性劑混合成乳漿狀；分離除去大部分水分；進(jìn)一步升溫干燥，使混合物脫水。（3）化學(xué)乳化法將放射性廢物在常溫下與乳化瀝青混合；將混合物加熱，脫去水分；將脫水干燥后的混合物排入廢物容器，到冷卻硬化后即形成瀝青固化體。第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)瀝青固化的基本方法固化體的空隙率和浸出率均大大降低，增容比小固化劑有一定的危險性，固化過程易造成二次污染；對于含大量水分的廢物，需要作濃縮脫水處理，工藝及裝置復(fù)雜，投資和運(yùn)行費(fèi)用高于水泥固化法固化過程需要在高溫下完成，不宜處理在高溫下易分解的廢物、有機(jī)溶劑及強(qiáng)氧化性廢物第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)瀝青固化的特點(diǎn)第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)高溫蒸發(fā)瀝青固化流程攪拌混合槽冷凝液排放廢氣高煙囪排放熱固性塑料是指在加熱時會從液體變成固體并硬化的材料。它與一般物質(zhì)的不同之處在于，這種材料即使以后再次加熱也不會重新液化或軟化。它實(shí)際上是一種由小分子變成大分子的交鏈聚合過程，危險廢物也常常使用熱固性有機(jī)聚合物達(dá)到穩(wěn)定化。它是用熱固性有機(jī)單體例如脲醛和已經(jīng)過粉碎處理的廢物充分地混合，在助凝劑和催化劑的作用下產(chǎn)生聚合以形成海綿狀的聚合物，從而在每個廢物顆粒的周圍形成一層不透水的保護(hù)膜。第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)熱固性塑料包容此方法的主要優(yōu)點(diǎn)是與其他方法相比，引入的物質(zhì)密度較低，所需要的添加劑數(shù)量也較小。熱固性塑料包封法在過去曾是固化低水平有機(jī)放射性廢物(如放射性離子交換樹脂)的重要方法之一，同時也可用于穩(wěn)定非蒸發(fā)性的液體狀態(tài)的有機(jī)危險廢物。由于需要對所有廢物顆粒進(jìn)行包封，在適當(dāng)選擇包容物質(zhì)的條件下，可以達(dá)到十分理想的包容效果。此方法的缺點(diǎn)是操作過程復(fù)雜，熱固性材料自身價格高昂。由于操作中有機(jī)物的揮發(fā)，容易引起燃燒起火，所以通常不能在現(xiàn)場大規(guī)模應(yīng)用?？梢哉J(rèn)為該法只能處理小量、高危害性廢物，例如劇毒廢物、醫(yī)院或研究單位產(chǎn)生的小量放射性廢物等。第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)熱固性塑料包容的特點(diǎn)用熱塑性材料包容時可以用熔融的熱塑性物質(zhì)在高溫下與危險廢物混合，以達(dá)到對其穩(wěn)定化的目的。可以使用的熱塑性物質(zhì)如瀝青、石蠟、聚乙烯、聚丙烯等。在冷卻以后，廢物就為固化的熱塑性物質(zhì)所包容，包容后的廢物可以在經(jīng)過一定的包裝后進(jìn)行處置。該法的主要缺點(diǎn)是在高溫下進(jìn)行操作會帶來很多不方便之處，而且較為消耗能量；操作時會產(chǎn)生大量的揮發(fā)性物質(zhì)，其中有些是有害的物質(zhì)。另外，有時在廢物中含有影響穩(wěn)定劑的熱塑性物質(zhì)或者某些溶劑．影響最終的穩(wěn)定效果。第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)熱塑性材料包容第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)熔融固化技術(shù)熔融固化技術(shù)，又稱為玻璃固化技術(shù)。該技術(shù)是將待處理的高危險廢物與細(xì)小的玻璃質(zhì)經(jīng)混合造粒成型后，在1000-1500℃高溫熔融下形成玻璃化固體，借助玻璃體的致密結(jié)晶結(jié)構(gòu)，確保固化體的永久穩(wěn)定。熔融固化無論是采用電力或是其他燃料，需要的能源和費(fèi)用都是相當(dāng)高的，但是相對于其他處理技術(shù)，其最大的優(yōu)點(diǎn)是可以得到高質(zhì)量的建筑材料。采用較多的是磷酸鹽和硼酸鹽玻璃處理對象是高放射性固體廢物第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)熔融固化時各種氧化物的作用(1)SiO2

它是構(gòu)成硅酸鹽的骨架，其含量對于熔融體的粘度、結(jié)晶性以及總體質(zhì)量有很大的影響。(2)CaO與MgO這兩種成分的增加會導(dǎo)致熔融體粘度的降低，提高流動性，并且加快爐料的融化與結(jié)晶速率。(3)A12O3可以兩種形式，即六配位體的陽離子或四配位體的陰離子形式存在于硅酸鹽熔融體中，后者在熔融體中能起到與硅相似的控制結(jié)晶的作用。(4)Fe2O3+FeO

Fe2O3和FeO的含量對于熔融體性質(zhì)的影響很大。FeO的含量增加會降低熔融體的粘度和融化溫度，同時加快結(jié)晶速率。(5)K2O+Na2O

K2O與Na2O均能大大降低熔融體的粘度，但加入過多會產(chǎn)生殘余玻璃相的增加，對熔融體的耐腐蝕性和熱穩(wěn)定性都有不利影響。第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)熔融固化的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：固化體致密，在水、酸、堿溶液中的浸出率小增容比小固化過程中產(chǎn)生的粉塵量少玻璃固化體有較高的導(dǎo)熱性、熱穩(wěn)定性和輻射穩(wěn)定性缺點(diǎn)：裝置較復(fù)雜，處理費(fèi)用昂貴、工作溫度較高設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，放射性核素?fù)]發(fā)量大第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)自膠結(jié)固化技術(shù)自膠結(jié)固化是利用廢物自身的膠結(jié)特性來達(dá)到固化目的的方法。該技術(shù)主要用來處理含有大量硫酸鈣和亞硫酸鈣的廢物，如磷石膏、煙道氣脫硫廢渣等。在廢物中的二水合石膏的含量最好高于80％。自膠結(jié)固化法的主要優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單，不需要加入大量添加劑。但是這種方法的缺點(diǎn)是只限于含有大量硫酸鈣的廢物，應(yīng)用面較為狹窄。此外還要求熟練的操作比較復(fù)雜的設(shè)備，煅燒泥渣也需要消耗一定的熱量。第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)藥劑穩(wěn)定化處理藥劑穩(wěn)定化是利用化學(xué)藥劑通過化學(xué)反應(yīng)使有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低毒性物質(zhì)的過程。用藥劑穩(wěn)定化技術(shù)處理危險廢物，可以在實(shí)現(xiàn)廢物無害化的同時，達(dá)到廢物少增容或不增容，從而提高危險廢物處理處置系統(tǒng)的總體效率和經(jīng)濟(jì)性。同時，通過改進(jìn)螯合劑的結(jié)構(gòu)和性能使其與廢物中危險成分之間的化學(xué)螯合作用得到強(qiáng)化，進(jìn)而提高穩(wěn)定化產(chǎn)物的長期穩(wěn)定性，減少最終處置過程中穩(wěn)定化產(chǎn)物對環(huán)境的影響。利用化學(xué)藥劑通過化學(xué)反應(yīng)。具有相對持久性

有毒有害物質(zhì)Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Zn等重金屬的化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)含氯的揮發(fā)性有機(jī)物、硫醇、酚類、氰化物等有機(jī)污染物的氧化解毒技術(shù)第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)藥劑穩(wěn)定化處理重金屬溶出法離子交換中和法氧化還原法吸附法化學(xué)沉淀法將固體廢物中可以發(fā)生價態(tài)變化的某些有毒有害組分通過氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無毒/低毒化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的組分

吸附劑

可逆吸附具有選擇性：活性炭-有機(jī)物；活性氧化鋁-鎳離子酸堿泥渣中和劑罐式機(jī)械攪拌/池式人工攪拌氫氧化物沉淀硫化物沉淀硅酸鹽沉淀碳酸鹽沉淀共沉淀無機(jī)/有機(jī)螯合物沉淀離子交換樹脂、天然或人工合成沸石、硅膠

昂貴可逆重金屬化學(xué)穩(wěn)定化第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)毒Cr6+Hg2+As5+Cr3+Hg

As3+氧化還原反應(yīng)毒硫酸亞鐵/硫代硫酸鈉/亞硫酸氫鈉/二氧化硫/煤炭/紙漿廢液/鋸木屑/谷殼

氧化還原法重金屬化學(xué)穩(wěn)定化第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)化學(xué)沉淀法氫氧化物沉淀法

堿性物質(zhì)：氫氧化鈉、石灰、碳酸鈉等固化基材：硅酸鹽水泥、石灰窯灰渣、硅酸鈉等

硅酸鹽固化（pH2~11）

水和金屬離子與二氧化硅或硅膠不同比例結(jié)合

碳酸鹽沉淀鋇、鎘、鉛碳酸鹽溶解度<

其氫氧化物應(yīng)用不廣泛——pH低，CO2溢出；pH高，氫氧化物pH~溶解度第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)重金屬化學(xué)穩(wěn)定化硫化物沉淀法

無機(jī)硫化物沉淀：應(yīng)用僅次于氫氧化物沉淀法——大多數(shù)金屬硫化物溶解度低。一般保持pH大于8。

有機(jī)硫化物沉淀：較高的分子質(zhì)量——沉淀物易沉降、脫水和過濾；沉淀徹底，適用pH范圍廣。含汞廢物及含重金屬的粉塵（焚燒灰及飛灰等）

共沉淀永久磁鐵吸住。碳酸鈣也可產(chǎn)生共沉淀溶解度Mn2+Zn2+Ni2+

Mg2+Cu2+Cd2+鐵氧體Ⅱ:Ⅲ=1:1~1:2

第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)重金屬化學(xué)穩(wěn)定化

無機(jī)及有機(jī)螯合物沉淀

廢物中含有的配合劑：磷酸酯、檸檬酸鹽、葡萄糖酸、氨基乙酸、EDTA等形成穩(wěn)定可溶螯合物。螯環(huán)Pb2+、Cd2+、Ag+、

Ni2+、Cu2+,98%Co2+、Cr2+,85%;優(yōu)于Na2S強(qiáng)氧化劑、高溫破壞高pH破壞，NaS高分子有機(jī)硫穩(wěn)定劑，更穩(wěn)定螯合重金屬化學(xué)穩(wěn)定化第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)螯合效應(yīng)

吸附法吸附劑:

活性炭活性炭有機(jī)物金屬氧化物：氧化鐵、氧化鎂、氧化鋁天然材料：粘土、沙、泥炭、沸石、軟錳礦、磁鐵礦、硫鐵礦、磁黃鐵礦等人工材料：鋸末、飛灰、粉煤灰、高爐渣、活性氧化鋁、有機(jī)聚合物第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)重金屬化學(xué)穩(wěn)定化有機(jī)污染物氧化解毒臭氧氧化解毒過氧化氫解毒氯氧化解毒理論上1058g臭氧/度電實(shí)際150g/度電，費(fèi)用高自由能高，強(qiáng)氧化劑有紫外線照射時：鐵做催化劑產(chǎn)生OH·

35%~50%，紫外線功率500W/L五氯酚污染的土壤，99.9%，有機(jī)碳氯和漂白粉。用氯的氧化物破壞劇毒的氰化物是一種經(jīng)典方法：在pH>10第二節(jié)常見固化與穩(wěn)定化技術(shù)有機(jī)污染物的氧化解毒第三節(jié)固化與穩(wěn)定化產(chǎn)物性能的評價方法為了達(dá)到無害化的目的，要求固化/穩(wěn)定化的產(chǎn)物必須具備一定的性能，這些性能包括:(1)抗浸出性；(2)抗干-濕性、抗凍融性；(3)耐腐蝕性、不燃性；(4)抗?jié)B透性；(5)足夠的機(jī)械強(qiáng)度。第三節(jié)固化與穩(wěn)定化產(chǎn)物性能的評價方法現(xiàn)場中多孔介質(zhì)的浸出可以以溶解遷移方程為模型，這個模型與下列因素有關(guān)：(1)廢物和浸出介質(zhì)的化學(xué)組成；(2)廢物以及周圍材料的物理和工程性質(zhì)(例如粒徑、孔隙率、水力傳導(dǎo)率)；(3)廢物中的水力梯度。第一個因素包括浸出流體與廢物之間的化學(xué)反應(yīng)及其動力學(xué)，正是這些化學(xué)反應(yīng)將不遷移的污染物轉(zhuǎn)化為可遷移的污染物。后兩個因素用來確定流體以及可遷移污染物在廢物中的運(yùn)動。浸出機(jī)理第三節(jié)固化與穩(wěn)定化產(chǎn)物性能的評價方法(1)顆粒表面的孔隙溶液廢物的積累；(2)顆粒表面孔隙溶液中反應(yīng)組分的濃度(例如H+、絡(luò)合劑)；(3)浸出孔隙溶液或固化體中廢物或反應(yīng)組分的總化學(xué)擴(kuò)散；(4)浸泡溶液和固化體的極性；(5)氧化/還原條件以及并行反應(yīng)動力學(xué)特性。下面的化學(xué)動力學(xué)因素影響到廢物形式中污染物的分子擴(kuò)散：第三節(jié)固化與穩(wěn)定化產(chǎn)物性能的評價方法1．國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)關(guān)于浸出速率的定義國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)(1969)把標(biāo)準(zhǔn)比表面積的樣品每日浸出污染物質(zhì)量定義為浸出速率，即式中，Rn為浸出速率，cm/d；an為第n個浸提劑更換期內(nèi)浸出的污染物質(zhì)量，g；A0為樣品中原有的污染物質(zhì)量，g；F為樣品暴露出來的表面積，cm2；V為樣品的體積，cm3；tn為第n個浸提劑更換期的時間歷時，d。浸出速率的國際標(biāo)準(zhǔn)定義第三節(jié)固化與穩(wěn)定化產(chǎn)物性能的評價方法2．ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)關(guān)于浸出速率的定義及表示ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)關(guān)于浸出速率的定義及表示方法與國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)的定義較為類似，要求固化體中各組分i的浸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)以增量浸出率與累計浸出時間的關(guān)系來表示，即：式中，為第i組分的增量浸出速率，kg·m/s；為第n次浸出周期浸出的i組分的質(zhì)量，kg；為原始樣品中i組分的質(zhì)量濃度分?jǐn)?shù)，kg/kg；F為樣品被浸泡的表面積，m2；tn為第n個浸出周期延續(xù)時間，s；n為浸出周期序號。浸出速率的國際標(biāo)準(zhǔn)定義第三節(jié)固化與穩(wěn)定化產(chǎn)物性能的評價方法提?。ɑ蜷g歇提?。┰囼?yàn)是指一種浸出試驗(yàn)，在這個浸出試驗(yàn)中，一般要在浸取溶液中對粉狀的廢物進(jìn)行攪拌。浸取溶液是酸性或中性的，而且在整個提取試驗(yàn)過程中可以變化。提取試驗(yàn)包括一次提取和多次提取。對每一種情況，都假定在提取結(jié)束時浸出達(dá)到了平衡；因此，浸出試驗(yàn)一般被用來確定在給定的試驗(yàn)條件下的最大或飽和浸出液濃度。提取(或間歇提取)試驗(yàn)第三節(jié)固化與穩(wěn)定化產(chǎn)物性能的評價方法浸泡試驗(yàn)是另一種類型的浸出試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中沒有攪拌。這些試驗(yàn)是評價整塊（而非壓碎的）廢物的浸出性質(zhì)。浸出可以在靜態(tài)或動態(tài)條件下進(jìn)行，這取決于浸取溶液更新的速率。在靜態(tài)浸出試驗(yàn)中，不更換浸取溶液，因此，浸出是在靜水條件下進(jìn)行的（低浸取液流速，浸出液濃度達(dá)到最大）。在動態(tài)浸出試驗(yàn)中，浸取溶液定期以新溶液更換，因此這個試驗(yàn)?zāi)M了在不平衡條件下對整塊廢物進(jìn)行的浸出。在這個試驗(yàn)中，浸出速率很高，而浸出液沒有達(dá)到最大飽和極限。因此說來，靜態(tài)和動態(tài)指的是浸取溶液的流速，而不是其化學(xué)組分。浸泡試驗(yàn)第三節(jié)固化與穩(wěn)定化產(chǎn)物性能的評價方法動態(tài)浸出試驗(yàn)的結(jié)果通常以流量或質(zhì)量遷移參數(shù)（即浸出速率）來表達(dá)，而提取試驗(yàn)的數(shù)據(jù)是用浸出液濃度或總浸出質(zhì)量占總含量的份額來表達(dá)。這兩種浸出試驗(yàn)之間的另一個重要區(qū)別在于：提取試驗(yàn)是短期試驗(yàn)，時間為幾個小時到幾天；而浸泡一般需要幾周或者幾年的時間。由于在提取試驗(yàn)中（即使是短期的），廢物被壓碎，可以得到較大的浸出表面面積，因而它被用來模擬最大情況浸出條件。對整塊廢物進(jìn)行的浸泡試驗(yàn)（即使是長期的）經(jīng)常被用來模擬在妥善管理的短期情況下的浸出，在這種情況下廢物塊是完整無損的。動態(tài)浸出試驗(yàn)第三節(jié)固化與穩(wěn)定化產(chǎn)物性能的評價方法浸出柱試驗(yàn)是另一種實(shí)驗(yàn)室浸出試驗(yàn)。在這個試驗(yàn)中，將粉末狀的廢物裝入柱中，并使之與特定流速的浸取溶液連續(xù)接觸。一般用泵使浸泡溶液穿過柱中廢物向上流動。由于浸泡溶液通過廢物的連續(xù)流動，因此柱試驗(yàn)比間歇提取試驗(yàn)更能體現(xiàn)現(xiàn)場浸出條件。然而一般不采用這種試驗(yàn)方法，這是由于試驗(yàn)結(jié)果可重復(fù)性方面的問題。這些問題包括溝流效應(yīng)、廢物的不均勻放置、生物生長以及柱的堵塞(Cote和Constable，1982)。浸出柱試驗(yàn)第三節(jié)固化與穩(wěn)定化產(chǎn)物性能的評價方法幾種常用的提取和浸出試驗(yàn)是：

(1)毒性浸出程序(TCLP)；

(2)提取過程毒性試驗(yàn)(EPTox)；

(3)加利福尼亞廢物提取試驗(yàn)(CalWET)；

(4)多次提取過程(MEP)；

(5)單獨(dú)填埋廢物的提取流程(MWEP)；

(6)平衡浸出試驗(yàn)(ELT)；

(7)酸中和能力(ANC)；

(8)連續(xù)提取試驗(yàn)(SET)；

(9)連續(xù)化學(xué)提取(SCE)。

(10)材料特性中心靜態(tài)浸出試驗(yàn)(MCC-1P)；

(11)美國核協(xié)會浸出試驗(yàn)(ANS-16.1)；

(12)動態(tài)浸出試驗(yàn)(DLT)。常用的提取和浸出試驗(yàn)第三節(jié)固化與穩(wěn)定化產(chǎn)物性能的評價方法將廢物粉碎，并用9.5mm的篩子篩分來制備廢物樣品，并且用硼硅玻璃纖維過濾器在0.345MPa的壓力下進(jìn)行過濾將液體從固相中分離出去。在TCLP中有兩種酸性緩沖浸泡溶液可供選擇，這取決于廢物的堿性以及緩沖容量。這兩種都是醋酸鹽緩沖溶液。1號溶液的pH值大約為5，2號溶液的pH值大約為3。在充滿式提取器中加入浸泡溶液，使得液固比達(dá)到20:1，并且采用美國國家標(biāo)準(zhǔn)局(NBS)回轉(zhuǎn)攪拌器以30r/min的速度將廢物樣品攪拌18h。將浸出溶液進(jìn)行過濾并與從固體中分離出去的那一部分溶液一起進(jìn)行分析。毒性浸出程序(TCLP)第三節(jié)固化與穩(wěn)定化產(chǎn)物性能的評價方法EP

Tox在實(shí)驗(yàn)設(shè)計方面與TCLP相似，它一般產(chǎn)生可比較的結(jié)果。如果使用酸性較強(qiáng)的2號TCLP提取溶液(pH=2.88±0.5)，就會發(fā)現(xiàn)顯然不同的結(jié)果。EPTox和TCLP之間最主要的區(qū)別在于在提取過程中EP

Tox浸泡溶液(pH為5的乙酸)。EP

Tox也被用來將廢物分為危險廢物和無害廢物。然而，設(shè)計這個試驗(yàn)的目的在于確定浸出溶液中半揮發(fā)性有機(jī)物和重金屬的濃度，不包括對揮發(fā)性有機(jī)化合物的分析。一般來講，EP

Fox和TCLP得到的金屬在浸出液中的濃度相近。然而，Newcomer研究表明，TCLP提取液的金屬濃度較高。TCLP浸出液濃度的統(tǒng)計數(shù)值比EP

Tox高出1～3倍。雖然同TCLP一樣，EPTox也被用來測定最大浸出液濃度，但是它需要與其他提取試驗(yàn)共同應(yīng)用。提取過程毒性試驗(yàn)(EPTox)第三節(jié)固化與穩(wěn)定化產(chǎn)物性能的評價方法CalWET的下列參數(shù)與TCLP和EP

Tox不同：(1)不同的浸泡溶液(pH值為5的檸檬酸鈉緩沖溶液，或者對六價鉻而采用的蒸餾水)；(2)較小的液固比(10:1)；(3)較小的顆粒尺寸(小于2.0mm)；(4)較長的提取周期(48h)。加利福尼亞州采用Cal

WET對危險廢物進(jìn)行分類。由于檸檬酸鈉溶液對不同金屬的整合能力不同，所以對于一些金屬Cal

WET與TCLP相比是一種更精確的浸出試驗(yàn)。加利福尼亞廢物提取試驗(yàn)(CalWET)第三節(jié)固化與穩(wěn)定化產(chǎn)物性能的評價方法雖然MEP不是一種常規(guī)的浸出試驗(yàn)，但是在一些情況下它被應(yīng)用于對編外廢物進(jìn)行的試驗(yàn)。這個試驗(yàn)涉及到用模擬酸雨溶液對粉狀樣品進(jìn)行多次(連續(xù))提取。第一次提取采用醋酸溶液按照EP

Tox方法進(jìn)行，接下來的提取都采用合成酸溶液(將質(zhì)量百分比分別為60％和40％的濃硫酸硝酸混合液稀釋到pH為3)來進(jìn)行。一般進(jìn)行9次提??；不過，如果最后3次提取沒能使浸出液濃度降低，可以進(jìn)行更多次的提取。MEP所得到的結(jié)果可以用來確定酸性條件下的浸出液最大濃度。這個試驗(yàn)可以用來與EP

Tox或MWEP(利用水進(jìn)行的多次提取)一起來比較緩和條件與酸性條件下有害組分的浸出性。多次提取流程(MEP)第三節(jié)固化與穩(wěn)定化產(chǎn)物性能的評價方法該試驗(yàn)方法以前被稱為固體廢物浸出試驗(yàn)(SWLT)，它是用蒸餾水或者去離子水對單塊或粉碎的廢物樣品進(jìn)行多次萃取。樣品先被粉碎為尺寸在9.5mm以下，但若是通過結(jié)構(gòu)整體性測試也可保持原狀。然而最終整體樣品仍將由于萃取實(shí)驗(yàn)的混合作用而被破碎。液固比為1，樣品用水萃取4次，每次為18h。該實(shí)驗(yàn)可用于測定單獨(dú)填埋設(shè)施的滲濾液組分．其數(shù)據(jù)可用于評價較緩和條件下浸出時廢物與防滲層間的相容性。它也可以與TCLP配合使用來測定危險組分釋放的延遲程度。此外，將所得數(shù)據(jù)與ELT的數(shù)據(jù)比較，則可判斷出在緩和浸出條件下可能達(dá)到的最大浸出濃度。單獨(dú)填埋廢物萃取流程(MWEP)第三節(jié)固化與穩(wěn)定化產(chǎn)物性能的評價方法該法系使用蒸餾水對危險組分進(jìn)行靜態(tài)浸出，樣品要求粉碎到150μm，遠(yuǎn)小于TCLP與EP

Tox的要求，從而得以減少達(dá)到平衡所需要的時間。水為一次加入，液固比為4:1，攪拌時間為7h。與MWEP相似，ELT實(shí)驗(yàn)也可用于測定緩和浸出條件下浸出的滲濾液最大濃度。雖然其粒度大小及液固比均較ELT為小，但若兩法確實(shí)均已達(dá)到平衡狀態(tài)，其浸出濃度是仍然具備可比性的。樣品的不均勻性及分析限值可能引起偏差。平衡浸出實(shí)驗(yàn)(ELT)第三節(jié)固化與穩(wěn)定化產(chǎn)物性能的評價方法酸中和容量(ANC)是對預(yù)先干燥過的、經(jīng)過粉碎的、在不同酸度下浸出的樣品進(jìn)行萃取。由于樣品量很小，萃取在試管中經(jīng)旋轉(zhuǎn)完成。使用離心機(jī)代替過濾進(jìn)行液固分離。樣品粒度小于150μm(~100目)，液固比為3:1。在萃取時，十個樣品在酸度遞增的十個試管中進(jìn)行。酸度以干基廢物的克數(shù)對硝酸當(dāng)量數(shù)計算。ANC試驗(yàn)用于廢物穩(wěn)定化、固化形式的緩沖容量測定。Stegonann，Cote和Hannag認(rèn)為，在一個很廣的范圍內(nèi)，含有金屬與有機(jī)物的廢物被穩(wěn)定后，要將其pH值調(diào)整到9(此時很多金屬呈現(xiàn)可溶性)。每克廢物需要的酸量約在2～10mg之間。在水泥固化體中，其ANC值大約為15毫克當(dāng)量/克。廢物的緩沖容量越大，則維持堿性條件和使金屬的浸出量減少到最小的可能性最大。因此，固化體的緩沖容量在評價廢物處置場中自穩(wěn)定廢物中浸出金屬的數(shù)量及速率是很重要的。酸中和容量(ANC)第三節(jié)固化與穩(wěn)定化產(chǎn)物性能的評價方法該試驗(yàn)也用于評價廢物的緩沖容量。此法與ANC、SET不同，它是對粒度為2.5~9.5mm的破碎樣品進(jìn)行15次連續(xù)提取，每次均使用同樣的提取溶液(0.04mol/L乙酸溶液)，在振動臺上進(jìn)行24h的提取，其固液比為50:1。在每次提取前向前級廢物中加入2mmol/g的酸。測量pH值后，濾出浸出液。在第15次浸出后，將殘留固體在較濃的酸中再進(jìn)行3次以上的提取。將最后3次提取液合并進(jìn)行分析。連續(xù)提取試驗(yàn)(SET)第三節(jié)固化與穩(wěn)定化產(chǎn)物性能的評價方法該法是專為測定穩(wěn)定化廢物中的有機(jī)與無機(jī)組分而設(shè)計的。其方法與SET相似，采用連續(xù)提取法，但使用較強(qiáng)的酸度，且樣品粒度較小(<45pm)。樣品的攪拌用BURRELL曲柄震動器(Wrist-ArmShaker)。SCE試驗(yàn)結(jié)果可用于確定金屬與有機(jī)物在穩(wěn)定化廢物中的固著形式。浸出物的A、B、C部分代表可以被浸出的部分，而被濃酸所浸出的部分則屬于不可浸出的部分(D、E)。Bridle等人(1987)及Stegmann等人(1988)的研究指出，B、C部分先被浸出，代表自然浸出部分。他們還認(rèn)為，該法不適于測定砷、汞的固著形式，因?yàn)閺腁~C部分的靈敏度不夠。SCE的測定結(jié)果只可以測定在現(xiàn)場的緩和條件下廢物被浸出的傾向性大小。串級化